Memahami Tegangan Patah Insulator dan Kekuatan Dielektrik
Elektron dalam materi insulator terikat erat, menjadikan mereka penghalang yang sempurna terhadap aliran elektron bebas. Namun, bahkan dielektrik terbaik tidak dapat menahan tegangan tanpa batas. Ketika medan listrik yang cukup diterapkan, setiap insulator akhirnya akan mengalami patah, mengizinkan arus untuk melewatinya.
Berbeda dengan konduktor, di mana arus meningkat linear dengan tegangan untuk hambatan tertentu, hubungan arus-tegangan dalam insulator sangat non-linear. Di bawah ambang kritis—disebut tegangan patah atau kekuatan dielektrik—hampir tidak ada arus yang mengalir. Melebihi ambang ini memicu lonjakan arus yang cepat.
Kekuatan dielektrik adalah tegangan yang diperlukan untuk memaksa arus melalui materi insulator, secara efektif “memecah”nya. Setelah patah, struktur molekuler materi mungkin berubah, dan insulator mungkin tidak lagi mempertahankan properti aslinya. Biasanya, lubang lokal terbentuk di lokasi aliran arus.
Ketebalan materi mempengaruhi tegangan patah. Meskipun kekuatan dielektrik spesifik sering diekspresikan dalam volt per mil (1/1000 inci) atau kilovolt per inci, hubungan tidak sepenuhnya linear: peningkatan ketebalan tiga kali lipat menghasilkan sedikit kurang dari tiga kali lipat kekuatan dielektrik. Untuk perkiraan kasar, menggunakan rating tegangan-per-ketebalan masih dapat diterima.
| Materi | Kekuatan Dielektrik (kV/inci) |
|---|
| Vakuum | 20 |
| Udara | 20 sampai 75 |
| Porselein | 40 sampai 200 |
| Lilin Parafin | 200 sampai 300 |
| Minyak Trafo | 400 |
| Bakelit | 300 sampai 550 |
| Karet | 450 sampai 700 |
| Shellac | 900 |
| Kertas | 1250 |
| Teflon | 1500 |
| Kaca | 2000 sampai 3000 |
| Mika | 5000 |
* Materi yang dicantumkan disiapkan khusus untuk penggunaan listrik.
Poin Kunci
- Tegangan yang cukup tinggi dapat melepaskan elektron dari insulator, memaksa arus untuk melewatinya.
- Tegangan minimum yang diperlukan untuk “memecah” insulator disebut tegangan patah atau kekuatan dielektrik.
- Meningkatkan ketebalan meningkatkan tegangan patah, dengan asumsi hal lain sama.
- Kekuatan dielektrik biasanya diekspresikan dalam volt per mil atau kilovolt per inci.
Lembar Kerja Terkait
- Lembar Kerja Konduktor dan Insulator
